激波換熱器之探索
                                              

蔡成業(yè) 國(guó)玲

（肇州縣建筑設(shè)計(jì)所，黑龍江肇州166400）

    摘要：在暖通領(lǐng)域，對(duì)于能耗巨大的汽水換熱過程，節(jié)能降耗的方式無(wú)外乎提高傳熱效率、合理能源分布結(jié)構(gòu)。目前實(shí)際工程中使用的汽水換熱器大多為間接式換熱器，這類換熱器存在換熱效率逐年降低、維修量大、凝結(jié)水回收困難、基建投資及電耗大等問題。激波加熱器是解決現(xiàn)有汽水間接換熱問題的最簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、可靠的一種換熱器。

    關(guān)鍵詞：換熱器；激波加熱器；使用

    二十一世紀(jì)，環(huán)境和能源成為人類面臨的重要問題。為撥戶環(huán)境和有效利用現(xiàn)有資源，節(jié)能使用資源顯得尤其重要。對(duì)于用戶來(lái)說，節(jié)約能源意味著減少支出、增加經(jīng)濟(jì)效益、增強(qiáng)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。

    在暖通領(lǐng)域，對(duì)于能耗巨大的汽水換熱過程，節(jié)能降耗的方式無(wú)外乎提高傳熱效率、合理能源分布結(jié)構(gòu)。目前實(shí)際工程中使用的汽水換熱器大多為間接式換熱器，這類換熱器存在換熱效率逐年降低、維修量大、凝結(jié)水回收困難、基建投資及電耗大等問題。

    清華大學(xué)江億院士指出：激波加熱器是解決現(xiàn)有汽水間接換熱問題的最簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、可靠的一種換熱器。

    激波加熱器由三段組成一蒸汽噴射段、汽水混合段、射流擴(kuò)壓段。它的工作原理：激波加熱器是利用蒸汽和水直接混合進(jìn)行供熱或生活熱水供應(yīng)領(lǐng)域的高新技術(shù)產(chǎn)品。運(yùn)行時(shí)汽、水瞬間混合，形成流態(tài)復(fù)雜的、具有超可壓縮性（即壓縮系數(shù)驟增）的汽水兩相流體，混合后流體流速迅速由壓音速轉(zhuǎn)變?yōu)槌羲賲s無(wú)需消耗機(jī)械能。在經(jīng)過瞬間的熱量與動(dòng)量傳遞后，蒸汽完全凝結(jié)入水中共同形成高溫高壓的熱水從該設(shè)備中輸出，直接進(jìn)行供熱循環(huán)或熱水供應(yīng)。也就是說在一定條件下（如能提供一定要求的蒸汽壓力）激波加熱器運(yùn)行時(shí)可以取代泵或減少泵的功率推動(dòng)系統(tǒng)的循環(huán)。

    現(xiàn)在具體談?wù)劶げ訜崞魅蔚墓ぷ鬟^程及原理：

    蒸汽噴射段

    主要是實(shí)現(xiàn)蒸汽壓力能向動(dòng)能的轉(zhuǎn)化，當(dāng)具有一定壓力，流速的蒸汽進(jìn)入噴射段后，由于與進(jìn)口水的作用壓力降低，體積急劇增大，形成高速氣流由噴管射出。

    混合段

    混合段完成熱能傳遞和轉(zhuǎn)換的場(chǎng)所。當(dāng)高速蒸汽進(jìn)入混合段后，與環(huán)隙噴入的水相遇凝結(jié)，在極短的時(shí)間內(nèi)形成均勻的兩相超音速流體，進(jìn)而形成激波，推動(dòng)熱水進(jìn)入擴(kuò)壓段。

    擴(kuò)壓段

    擴(kuò)壓段主要完成混合物動(dòng)能向壓力能的轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)混合物壓力的劇增，當(dāng)高溫，高速的水流流入擴(kuò)壓段時(shí)，由于管徑增大。水流流速逐漸減小至外界循環(huán)網(wǎng)的正常流速。這樣部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓力能，使壓力升高，從而代替循環(huán)泵，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的循環(huán)。

    激波加熱器有以下優(yōu)點(diǎn)：

    a.換熱效率高（節(jié)流）———由于汽水直接混合，蒸汽100％地進(jìn)入系統(tǒng)循環(huán)，換熱效率接近100％。另外相對(duì)于以前的汽水換熱器，蒸汽進(jìn)入量不受系統(tǒng)壓力影響，并且壓差很大，進(jìn)入量大，供熱能力強(qiáng)，節(jié)省蒸汽15%-30%。

    b.節(jié)電———激波加熱器是換熱器和泵的組合，其在系統(tǒng)中運(yùn)行可以降低原循環(huán)泵的運(yùn)行功率或者在一定條件下取代泵。因?yàn)榧げ訜崞魇瞧苯踊旌鲜綋Q熱器，其運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)補(bǔ)水量大大減小，因此也節(jié)約了補(bǔ)水泵的電耗，節(jié)電50%以上。

    c.改善系統(tǒng)循環(huán)———因?yàn)閷?duì)于一般的供暖系統(tǒng)補(bǔ)水箱都不隔絕空氣，因此補(bǔ)水中攜帶大量的氧氣，不補(bǔ)水就意味著系統(tǒng)封閉，就能最大限度的減少系統(tǒng)的氧腐蝕，對(duì)于延長(zhǎng)系統(tǒng)設(shè)備和管道的壽命這有著重大的意義。另外激波加熱器運(yùn)行時(shí)，多余的水是通過穩(wěn)壓裝置排出，系統(tǒng)壓力穩(wěn)定，相對(duì)于間接式換熱器虧水、補(bǔ)水水壓不穩(wěn)的狀況，水力動(dòng)態(tài)特性好，調(diào)整容易，相對(duì)節(jié)能。

    d.易維護(hù)———激波加熱器器件完全采用不銹鋼材料，耐腐蝕，可適用各種水質(zhì)，使用壽命達(dá)10年以上，運(yùn)行時(shí)汽水流速很快，內(nèi)部不容易結(jié)垢，維修方便，每年可節(jié)省大量的維修費(fèi)用。由于激波加熱器運(yùn)行時(shí)汽水流速很快，難以形成結(jié)垢底層，因此不易結(jié)垢。另外激波加熱器體積小，沒有運(yùn)轉(zhuǎn)部件，拆卸、檢修非常方便。

    e.體積小，節(jié)省基建投資———激波加熱器體積小，供熱能力大，因此相對(duì)于間接式換熱器無(wú)論是操作間空間和所需閥門管件口徑都大幅降低，循環(huán)泵口徑減小，節(jié)約大量基建投資。

    f.投資回報(bào)率快———與間接熱交換器相比，激波加熱器投入使用一年左右所節(jié)約的費(fèi)用即可收回該熱交換器的設(shè)備投資。

    能源在中國(guó)已經(jīng)成為一個(gè)社會(huì)問題。作為這個(gè)社會(huì)的個(gè)體，無(wú)論是企業(yè)還是個(gè)人都應(yīng)當(dāng)承擔(dān)起解決這個(gè)問題的使命。而激波加熱器以最簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、可靠的解決汽水換熱問題，是一種值得大力推廣的新型高效節(jié)能換熱器。

    責(zé)任編輯：楊帆